鐳射加工

絕蝂ツ‖旋律

1.切割穿孔技術(shù)
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    任何一種熱切割技術(shù),除少數(shù)情況可以從板邊緣開始外,一般都必須在板上穿一個小孔。之前在激光沖壓復(fù)合機上是用沖頭先沖出一個孔,然后再用激光從小孔處開始進行切割。對于沒有沖壓裝置的激光切割機有兩種穿孔的基本方法：

2 Y# n% x4 J. Z8 k/ B    爆破穿孔——材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一個凹坑,然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一個孔。一般孔的大小與板厚有關(guān),爆破穿孔平均直徑為板厚的一半,因此對較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓,不宜在加工精度要求較高的零件上使用,只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同,飛濺較大。
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    脈沖穿孔——采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮氣作為輔助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴展,氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質(zhì)量優(yōu)于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率；更重要的是光束的時間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應(yīng)激光切割的要求。此外脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng),以實現(xiàn)氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。
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    在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質(zhì)量的切口,從工件靜止時的脈沖穿孔到工件等速連續(xù)切割的過渡技術(shù)應(yīng)加以重視。從理論上講通常可改變加速段的切割條件,如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實際上由于時間太短改變以上條件的可能性不大。在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實,具體方法是改變脈沖寬度；改變脈沖頻率；同時改變脈沖寬度和頻率。實際結(jié)果表明,第3種效果最好。
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2.切割加工小孔（直徑小與板厚）變形情況的分析
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9 }0 `- A( d: w' i8 r    這是因為機床（只針對大功率激光切割機）在加工小孔時不是采取爆破穿孔的方式，而是用脈沖穿孔（軟穿刺）的方式，這使得激光能量在一個很小的區(qū)域過于集中，將非加工區(qū)域也燒焦，造成孔的變形，影響加工質(zhì)量。這時我們應(yīng)在加工程序中將脈沖穿孔（軟穿刺）方式改為爆破穿孔（普通穿刺）方式，加以解決。而對于較小功率的激光切割機則恰好相反，在小孔加工時應(yīng)采取脈沖穿孔的方式才能取得較好的表面光潔度。
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- Q' y0 q4 p# n; U3. 激光切割低碳鋼時，工件出現(xiàn)毛刺的解決方法
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; w+ P6 {( \- }8 ?1 H    根據(jù)CO2激光切割的工作和設(shè)計原理，分析得出以下幾點原因是造成加工件產(chǎn)生毛刺的主要原因：激光焦點的上下位置不正確，需要做焦點位置測試，根據(jù)焦點的偏移量進行調(diào)整；激光的輸出功率不夠，需要檢查激光發(fā)生器的工作是否正常，如果正常，則觀察激光控制按鈕的輸出數(shù)值是否正確，加以調(diào)整；切割的線速度太慢，需要在操作控制時加大線速度；切割氣體的純度不夠，需要提供高質(zhì)量的切割工作氣體；激光焦點偏移，需要做焦點位置測試，根據(jù)焦點的偏移量進行調(diào)整；機床運行時間過長出現(xiàn)的不穩(wěn)定性，此時需要關(guān)機重新啟動。

9 f- i) K: c& h% S( Q# H& P4. 激光切割加工不銹鋼和敷鋁鋅板時，工件有毛刺產(chǎn)生的分析

+ c" U5 R- U6 ]. D0 ^# Y* B    以上情況的出現(xiàn)，首先考慮切割低碳鋼時出現(xiàn)毛刺的因素，但不可簡單地加快切割速度，因為增加速度有時會出現(xiàn)板材切割不穿的情況，此種情況在加工敷鋁鋅板時尤為突出。這時應(yīng)綜合考慮機床的其他因素加以解決，如噴嘴是否要更換，導(dǎo)軌運動不穩(wěn)定等。
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, ^  Z: U  Q) S# _1 n5. 激光未完全切割透狀態(tài)的分析

    分析后可以發(fā)現(xiàn)下面的幾種情況是產(chǎn)生加工不穩(wěn)定的主要情況：激光頭噴嘴的選擇與加工板厚不匹配；激光切割線速度過快，需要操作控制減小線速度；噴嘴感應(yīng)不準(zhǔn)導(dǎo)至激光焦點位置誤差過大,需重新檢測噴嘴感應(yīng)數(shù)據(jù),特別是在切割鋁材時最容易出現(xiàn).
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# q8 R* U( H2 r5 l& T/ }6. 切割低碳鋼時出現(xiàn)非正常火花的解決方法
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    這種情況會影響零件的切割斷面光潔度加工質(zhì)量。此時在其他參數(shù)都正常的情況下，應(yīng)考慮以下情況：激光頭噴嘴NOZZEL的損耗，應(yīng)及時更換噴嘴。在無新噴嘴更換的情況下，應(yīng)加大切割工作氣體壓力；噴嘴與激光頭連接處螺紋松動。此時應(yīng)立即暫停切割，檢查激光頭連接狀態(tài)，重新上好螺紋。
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風(fēng)云2012

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風(fēng)云2012 發(fā)表于 2012-3-20 18:12
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1.激光熔融切割
在激光熔融切割中,工件的局部被加熱,材料熔化,液態(tài)的材料被氣體吹走,形成切縫.,由于材料的遷移,僅在液態(tài)下進行,稱之為熔融切割.與激光束同軸,供給高純度的不活潑輔助氣體,輔助氣體僅將熔融金屬吹出切縫,不與金屬反應(yīng)
---激光熔融切割的速度比激光氣化切割的速度快.這是因為氣化切割相對熔化切割,需要更多的能量.激光束僅在切割區(qū)被材料吸收.
---最大的切割速度隨激光功率的增加而加快,而隨材料厚度和熔點的增加幾乎呈線性降低..限制速度增加的因素是,在激光功率的一定情況下,切縫處的氣體壓力和材料的導(dǎo)熱率.
---對于鋼鐵材料和鈦合金材料,熔融切割可以得到無氧化的切縫.
---對于鋼鐵,僅產(chǎn)生熔化,沒有氣體的功率密度范是:104-105w/cm2
2.激光氧化切割
* Z  I2 |% ^5 b3 h6 ]& }與激光熔融切割不同,激光氧化切割使用活潑的氧氣作為輔助氣體.由于氣與已經(jīng)熾熱了的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng),切割結(jié)構(gòu)鋼時,切割度要比熔融切割的快.另一方面,與熔融切割相比,其切縫的質(zhì)量較差.事實上, 氧化切割的切縫寬,粗 糙度高,熱影響區(qū)大切縫邊緣的質(zhì)量差.
---在加工精細的工件和尖銳的角時,火焰切割可能是危險(如,角可能被燒損).使用脈沖切割模式可以限制熱的效應(yīng).
---激光功率決定切割速度.激光功率確定后,限制因素就是氧氣量和導(dǎo)熱率.
# @! t) c9 W4 r8 L+ H2 b, O! m3.激光氣化切割
在激光氣體切割中,切縫處的材料被氣化,這需要很高的激光能量密度.為了防止材料蒸汽在切縫的壁上凝結(jié),材料的厚度不適宜超出激光束的直徑.因此,這種加工方法僅適用于避免噴出液態(tài)材料的情況,實際上,它不適用于多數(shù)鋼鐵材料先前的論述不適用于下列材料:木材和特殊的陶瓷材料.由于這類材料在激光照射下,氣化,但不會再冷凝.因此氣化切割不可以切割厚度大于光束直徑的工件.
4 f. |4 u1 ]/ L---在激光氣化切割中,最佳的光束焦點位置與材料的厚度和光束質(zhì)量相關(guān).
---激光功率和蒸發(fā)熱對焦點位置有一定的影響.
7 g* M/ c4 r* \5 I---對于特定厚度的材料,最大切割厚度與材料的氣化溫度成反比.
( W/ u  a8 O3 P: q( g5 [---氣化切割要求功率密度必須大于108w/cm2,它與材料特性,厚度和焦點位置相關(guān).
---對于一定厚度的材料,假設(shè)激光功率足夠高,最大的切割速度受氣體噴射的速度限制.厚板材質(zhì)分類:CRS/SUS/SPHC/SK/AL/CU
" A2 u9 p: H- D; j1.厚板一般采用O2加工(AL與CU除外);
5 h# `" c  e3 I8 d* `2.SUS/SK一般也不用O2加工,因為其斷面發(fā)黑,極不美觀;
6 ?: F2 ^' z* w. S* L( w' C3.CRS/SPHC如厚度T<3.0,在3.0KW機臺用N2加工即可,在1.8KW機臺用O2較好;
9 w* ^4 O, ~% i- _) ?4 w' C! t4 h4.AL/CU因其反射很強,對鏡片不利,所以禁用O2.
' j; c4 ], z0 v) B. c9 W: ^/ ]: ]# o5.對于產(chǎn)品上的像素:孔徑小于板厚的孔,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輪廓,采用脈沖穿孔,脈沖加工方式.
0 P* W$ C8 ~' r4 y4 [: H4 C采用低功率﹑慢速率可減輕熱變形
(1)分段切割技術(shù)的運用(A)將一個產(chǎn)品分為若干段﹐各段之間依板厚不同留相應(yīng)寬度的微連接﹐并且跳躍割﹐不會使產(chǎn)品自動脫離板材﹐這樣產(chǎn)品就不會變形過大﹔
! O& ^* y5 C* W(B)可同時排版若干片﹐同時加工各片產(chǎn)品的部分像素﹐這樣使產(chǎn)品有足夠的冷卻間﹐從而也起到減緩熱變形的作用。
(2)預(yù)穿孔技術(shù)的運用
/ |1 v, @9 z  p0 k# [9 y6 }" y孔較密集時﹐容易造成熱量集中﹐所以采用預(yù)穿孔方案﹐即將各像素起割點預(yù)先穿孔﹐因穿孔時板材吸熱過久﹐當(dāng)開始切割時﹐第一個穿孔點已經(jīng)冷卻﹐依次切割﹐則可改善熱變形。
(3)尖角繞走法
" S5 d/ s1 X) u6 b7 b& }1 b若直接依輪廓路徑加工﹐尖角處受熱過久會燒壞﹐所以可在此處當(dāng)加工一半時不依輪廓走﹐而是沿原方向繼續(xù)切割﹐然后在遠處繞走一圈回到原輪廓加工另一半。